拱橋，這種結(jié)構(gòu)形式的選擇除了其外觀造型的考慮之外，背后還蘊(yùn)含著一定的科學(xué)道理。

　　拱的兩端稱為拱腳，兩個拱腳之間的橋洞稱為“一孔”或“一跨”，拱腳之間的距離稱為跨徑。跨徑越大，設(shè)計及建造的難度也就越大。

　　河北趙縣的趙州橋，是一座跨徑37米的單孔石拱橋。北京豐臺的盧溝橋，是一座十一孔的聯(lián)拱橋，拱洞由兩岸向橋中心逐漸增大，跨徑從12.35米逐漸增大到13.42米。這兩座石拱橋都是我國首批全國重點(diǎn)文物保護(hù)單位。

　　在人類發(fā)展歷史的很長一段時期內(nèi)，建筑材料的種類是比較有限的，鋼筋水泥只是在近代才出現(xiàn)。所以，石材因為其良好的抗壓強(qiáng)度、耐久性，尤其是方便就地取材和加工，大量運(yùn)用于土木工程建設(shè)。

　　拱橋中主要的承重結(jié)構(gòu)為拱圈，拱圈可以直接作為橋面用于行人通過，也可以在拱圈之上再架設(shè)拱上建筑形成橋面，以減緩橋面坡度。趙州橋就是在主拱圈兩側(cè)再架設(shè)小拱，大小拱頂部架設(shè)橋面。

　　拱圈從形狀上看，像一個圓環(huán)的一部分，上側(cè)的曲線長，下側(cè)的曲線短。為了建成拱圈，需要預(yù)先加工很多塊上大下小“倒梯形”的石塊。然后把石塊一塊一塊的拼接起來，使“倒梯形”長邊連接形成拱圈上側(cè)的長曲線，短邊連接形成拱圈下側(cè)的短曲線，最后形成一個完整的拱圈。

　　我們設(shè)想拱圈最中間的那個石塊，因為它架設(shè)在空中，除了自重，如果它的上部還承受行人或者車輛的重量，就會有被壓得“掉下來”的趨勢。但是因為其上大下小的形狀，使得它剛好被兩邊的石塊給卡住。它“往下掉”的趨勢越大，兩邊的石塊就把它擠壓得越緊，產(chǎn)生的可以阻止它向下的摩擦力也就越大，最后形成一種平衡。這樣，每個石塊都被它兩側(cè)的石塊支撐，使得每個石塊所承受的力都向它的兩邊傳遞擴(kuò)散。最后，整個拱橋的力全部傳遞到兩邊的拱腳處。拱圈里每個石塊都受到很大的擠壓力，而石材又具有很高的抗壓性能，所以石拱橋就可以建得跨徑很長。

　　隨著結(jié)構(gòu)工程技術(shù)的發(fā)展，拱橋的材料和結(jié)構(gòu)形式也越來越豐富多樣。以往的石拱橋都是橋面鋪設(shè)在拱圈之上，而吊桿拱橋的橋面則在拱圈之下。在拱圈每個“石塊”（混凝土）下方設(shè)置吊桿把橋面吊在空中，拱圈內(nèi)部仍然主要是受到擠壓的作用力，以發(fā)揮混凝土的高抗壓性能。例如由鄧文中院士設(shè)計的天津大沽橋，就是一座主跨達(dá)到106米的吊桿拱橋，它不光方便了人們的出行，成為天津一道亮麗的風(fēng)景，也體現(xiàn)出人類高超的科技水平。